基于国密双证书的情报板内嵌SDK端到端加密方法及系统与流程

本发明涉及物联网安全通信，尤其涉及一种基于国密双证书的情报板内嵌sdk端到端加密方法及系统。

背景技术：

1、现有情报板加密方案采用从控制端到中心侧加密网关再到终端侧加密网关最后到情报板的链路。这种链路设置由于终端侧加密网关数量多（每块情报板一个），任一网关故障均会导致对应情报板失控，中心侧加密网关故障则全线瘫痪。虽然可通过硬件bypass规避节点失效故障，但同时会让整个通信链路转为明文，失去加密通信能力。且每块情报板需外置一台硬件加密网关，设备成本、安装空间、供电、维护费用巨大，老旧情报板改造困难。另外，安全性方面，证书以文件形式存储在网关磁盘上，易被拷贝冒用；多跳加密导致中间节点（终端侧网关）存在解密明文的风险，一旦被攻破则全部情报板控制指令泄露。监控大网中断时还无法通过互联网恢复控制。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种基于国密双证书的情报板内嵌sdk端到端加密方法及系统，能够实现控制端到情报板安全且高效的加密通信。

2、为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

3、本发明第一方面提供了一种基于国密双证书的情报板内嵌sdk端到端加密系统，包括中心端、分中心端和设备端，中心端包括控制端、中心侧加密网关集群，分中心端包括互联网应急代理，控制端包括情报板；控制端位于管理中心，作为情报板控制指令的发起方，通过中心侧加密网关与各情报板进行通信；中心侧加密网关集群包括硬件加密网关和软件加密网关，硬件加密网关基于专用服务器，提供高性能国密运算能力，作为主设备承担日常业务流量，软件加密网关部署于通用服务器，实现纯软件国密代理，与硬件加密网关功能等价，作为备用设备；互联网应急代理部署于管理分中心节点，用于监听互联网侧的非标端口，接受来自中心侧网关的国密连接请求；同时互联网应急代理与监控内网保持连接，将接收到的加密数据转发至内网目标情报板；每块情报板的控制器中通过内嵌或升级的方式集成国密sdk，实现国密算法的tlcp握手、会话密钥协商、数据加解密、证书管理功能。

4、进一步的，国密sdk以静态库或动态库的形式提供给情报板厂商，由厂商将其集成到情报板的控制程序固件中，对于新型号情报板，厂商在开发阶段即将sdk与情报板控制程序一并编译，生成包含国密功能的完整固件镜像，出厂时直接烧录至情报板控制器的flash存储器中。

5、进一步的，情报板生产或升级时，由内部可信ca为签发唯一的国密双证书，通过安全通道传输并烧录至情报板控制器的可信存储区。

6、进一步的，互联网应急代理位于监控内网与互联网之间的边界位置，配置内网外网双网卡，内网网卡连接监控内网，外网网卡连接互联网。

7、进一步的，互联网应急代理软件同时建立与中心侧加密网关和情报板的tcp连接，在两者之间做纯字节流透传，将双方的加密数据转发给对方，中心侧加密网关和情报板进行加解密操作，互联网应急代理软件本身不参与任何加解密操作，不需要依赖证书和加解密组件。

8、进一步的，互联网应急代理软件的互联网侧需具备公网ip或可通过nat映射可达，以确保与网关的tcp连接可建立，需部署入侵检测/防御系统（ids/ips），对进入的流量进行深层检测，识别并阻断攻击行为。

9、进一步的，定义三条通信链路，按优先级从高到低排列，主链路为控制端到中心硬件加密网关再到情报板；备用链路为控制端到中心软件加密网关再到情报板；应急链路为控制端到中心侧网关到应急代理再到情报板。

10、进一步的，还包括监控大网，监控大网与互联网物理隔离，当监控大网因光纤中断、设备故障原因导致通信中断时，控制端与情报板之间的主链路和备用链路均不可用，此时启用互联网应急链路。

11、进一步的，情报板基于国密tlcp的情报板轻量级密钥协商机制进行会话密钥协商，通过情报板sdk自适应协议适配层实现国密加解密与特定情报板厂商协议解耦，基于行为基线的事前异常检测与自主防御机制使情报板具备独立于中心侧的自主安全感知能力。

12、本发明第二方面提供了一种第一方面基于国密双证书的情报板内嵌sdk端到端加密系统的加密方法，包括以下步骤：

13、控制端经过中心侧网关向情报板的ip地址发起国密tlcp连接；

14、中心侧网关和情报板交换签名证书和加密证书，验证信任链及设备指纹；

15、使用加密证书公钥协商会话密钥，会话密钥仅在控制端和情报板两端可知；

16、将控制端指令通过中心侧网关加密转发数据发送到情报板后通过国密sdk进行解密和执行显示。

17、以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

18、本发明公开了一种基于国密双证书的情报板内嵌sdk端到端加密方法及系统，针对现有多跳硬件加密网关串联加密方案的架构性缺陷，通过去除终端侧物理网关并采用中心侧软硬备份机制，彻底消除了单点失效风险，且故障切换无需旁路，保障加密通信不中断；同时以轻量级sdk软件集成替代外置硬件，使改造成本大大降低，并支持老旧情报板的远程升级。在安全层面，采用端到端加密与证书设备绑定预置，杜绝中间节点解密与证书冒用风险，结合情报板行为基线的异常检测与自主防御，实现事前主动防护。此外，新增互联网应急链路确保大网中断下的可靠控制，并通过轻量级密钥协商与自适应协议适配层，有效降低资源占用并兼容多厂家协议，全面提升系统的可靠性、经济性与安全性。

19、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

1.一种基于国密双证书的情报板内嵌sdk端到端加密系统，其特征在于，包括中心端、分中心端和设备端，中心端包括控制端、中心侧加密网关集群，分中心端包括互联网应急代理，控制端包括情报板；控制端位于管理中心，作为情报板控制指令的发起方，通过中心侧加密网关与各情报板进行通信；中心侧加密网关集群包括硬件加密网关和软件加密网关，硬件加密网关基于专用服务器，提供高性能国密运算能力，作为主设备承担日常业务流量，软件加密网关部署于通用服务器，实现纯软件国密代理，与硬件加密网关功能等价，作为备用设备；互联网应急代理部署于管理分中心节点，用于监听互联网侧的非标端口，接受来自中心侧网关的国密连接请求；同时互联网应急代理与监控内网保持连接，将接收到的加密数据转发至内网目标情报板；每块情报板的控制器中通过内嵌或升级的方式集成国密sdk，实现国密算法的tlcp握手、会话密钥协商、数据加解密、证书管理功能。

2.如权利要求1所述的基于国密双证书的情报板内嵌sdk端到端加密系统，其特征在于，国密sdk以静态库或动态库的形式提供给情报板厂商，由厂商将其集成到情报板的控制程序固件中，对于新型号情报板，厂商在开发阶段即将sdk与情报板控制程序一并编译，生成包含国密功能的完整固件镜像，出厂时直接烧录至情报板控制器的flash存储器中。

3.如权利要求1所述的基于国密双证书的情报板内嵌sdk端到端加密系统，其特征在于，情报板生产或升级时，由内部可信ca为签发唯一的国密双证书，通过安全通道传输并烧录至情报板控制器的可信存储区。

4.如权利要求1所述的基于国密双证书的情报板内嵌sdk端到端加密系统，其特征在于，互联网应急代理位于监控内网与互联网之间的边界位置，配置内网外网双网卡，内网网卡连接监控内网，外网网卡连接互联网。

5.如权利要求1所述的基于国密双证书的情报板内嵌sdk端到端加密系统，其特征在于，互联网应急代理软件同时建立与中心侧加密网关和情报板的tcp连接，在两者之间做纯字节流透传，将双方的加密数据转发给对方，中心侧加密网关和情报板进行加解密操作，互联网应急代理软件本身不参与任何加解密操作，不需要依赖证书和加解密组件。

6.如权利要求1所述的基于国密双证书的情报板内嵌sdk端到端加密系统，其特征在于，互联网应急代理软件的互联网侧需具备公网ip或可通过nat映射可达，以确保与网关的tcp连接可建立，部署入侵检测/防御系统，对进入的流量进行深层检测，识别并阻断攻击行为。

7.如权利要求1所述的基于国密双证书的情报板内嵌sdk端到端加密系统，其特征在于，定义三条通信链路，按优先级从高到低排列，主链路为控制端到中心硬件加密网关再到情报板；备用链路为控制端到中心软件加密网关再到情报板；应急链路为控制端到中心侧网关到应急代理再到情报板。

8.如权利要求1所述的基于国密双证书的情报板内嵌sdk端到端加密系统，其特征在于，还包括监控大网，监控大网与互联网物理隔离，当监控大网因光纤中断、设备故障原因导致通信中断时，控制端与情报板之间的主链路和备用链路均不可用，此时启用互联网应急链路。

9.如权利要求1所述的基于国密双证书的情报板内嵌sdk端到端加密系统，其特征在于，情报板基于国密tlcp的情报板轻量级密钥协商机制进行会话密钥协商，通过情报板sdk自适应协议适配层实现国密加解密与特定情报板厂商协议解耦，基于行为基线的事前异常检测与自主防御机制使情报板具备独立于中心侧的自主安全感知能力。

10.一种权利要求1-9任一项所述的基于国密双证书的情报板内嵌sdk端到端加密系统的加密方法，其特征在于，包括以下步骤：